一种用于修复镉砷复合污染农田的土壤调理剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于修复镉砷复合污染农田的土壤调理剂及其制备方法，包括以下重量份原料：钙肥40—50份、镁肥20—30份、硅肥10—20份、腐殖酸5—10份和羟基铁柱撑凹凸棒土5—20份。与现有技术相比，本发明专利技术提供的用于修复镉砷复合污染农田的土壤调理剂，能够同时有效的抑制农田土壤中镉和砷的迁移，基于农田土壤与农作物两方面对镉和砷进行钝化。而且原料多为天然矿物组成，成本廉价，取材简便，利于工业生产。生产的土壤调理剂含有钙、镁、硅肥等，有效活化并补充土壤因酸化被固定的钙、磷、钾等营养元素，在使用中可以达到均衡施肥的效果。此土壤调理剂生产方式简单、易行、具有广泛推广的前景。

A soil conditioner for remediation of cadmium and arsenic contaminated farmland and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种用于修复镉砷复合污染农田的土壤调理剂及其制备方法
本专利技术属于农田土壤修复
，解决农田土壤镉砷复合污染导致农作物中镉砷超标的问题，能够有效的抑制农田土壤中重金属镉和砷迁移的土壤调理剂。具体涉及一种用于修复镉砷复合污染农田的土壤调理剂及其制备方法
技术介绍
近年来，随着我国经济快速发展，工业化、城镇化和农业现代化的深入推进，土壤重金属污染问题日益严峻。重金属复合污染中，镉砷复合污染是重金属污染重最严重的污染形式。镉和砷在土壤中的生物迁移性和毒性均较强，极易被作物吸收并积累，直接影响农作物的品质和质量，最终通过食物链进入动物和人类身体，对人类健康构成严重危害。农田镉砷来源主要包括采矿冶炼等工业活动、污水灌溉、大气沉降、农业投入品等。采矿冶炼活动释放的镉砷通过风力、水利扩散造成区域大面积农田污染，典型的如湘江流域、刁江流域、沘江流域。大气镉、砷主要源于化石燃料燃烧、金属冶炼以及交通废气排放等，大气镉、砷污染范围广泛。肥料与农药也是砷的重要来源，长期使用含砷农药、杀虫剂、除草剂的农田，残留砷达到2g/kg，有机肥、磷肥、污泥和畜禽粪便亦是造成耕地镉、砷污染的重要因素。因此，如何有效治理被镉砷复合污染的农田土壤已成为一个亟待解决的重大问题。广西大学公开号为CN108003886A的专利于2018年5月8日公开了一种修复重金属复合污染农田土壤的复合钝化剂及其使用方法。以蚕沙和还原铁粉为主要原料组成，其质量比为：蚕沙20％～33.3％，还原铁粉66.7％～80％。使用时，将腐熟的蚕沙与还原铁粉同时添加入污染土壤中，与土壤充分混匀。该复合钝化剂能通过提高土壤pH值和有机质，改善土壤理化性质，降低了土壤中有效态。但是由于蚕沙为生物钝化剂，不利于长时间稳定钝化，同时较难大规模收集，不易大规模推广。另外，投加量达到3％～6％，远高于当前亩施钝化材料用量。湖南农业大学公开号为CN107999524A的专利于2018年5月8日公开了一种利用生物结皮钝化稻田中重金属镉砷的方法。其将生物结皮种源人工接种于稻田土壤，并进行培育，使其快速生长，吸收固定重金属镉砷。但是接种生物结皮种源后需保持接种地的湿润，在生物结皮生长期内注意灌水操作，既要避免干旱，又要避免水量过多冲刷使生物结皮聚集成块，待生物结皮大部分成活且土表呈浅绿色时进行大水漫灌，而且水深度不超过10.0cm。生物结皮种源采集筛选工作量大，且为了保持生物结皮生长良好，对田间管理要求高。广东省生态环境与土壤研究所公开号为CN104388094A的专利于2015年3月4日公开了一种铁基生物炭材料、其制备工艺以及其在土壤污染治理中的应用。该专利技术制备了一种铁基生物炭材料用于治理土壤中重金属污染。由于在制备生物炭过程中，含铁化合物按一定的比例掺入生物质中混合均匀，经高温炭化形成具有特殊结构和功能的铁基生物炭材料。虽然铁基生物炭材料能降低在砷镉复合污染土壤中种植的农产品中的砷镉含量。但是该铁基生物炭材料投加量大(3％)，生产工艺复杂，不利于大规模推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于修复镉砷复合污染农田的土壤调理剂，能够有效的抑制农田土壤中镉和砷的迁移，钝化农田土壤中的镉和砷，对农田土壤修复效果明显，能有效促进农作物吸收微量元素的土壤调理剂。本专利技术另一目的在于提供一种用于修复镉砷复合污染农田的土壤调理剂的制备方法，原料简单、制备容易，成本低廉，改善土壤污染状况效果显著，解决农田土壤镉砷复合污染导致农作物中镉砷超标的问题。本专利技术具有技术方案如下：一种用于修复镉砷复合污染农田的土壤调理剂，包括以下重量份原料：钙肥40—50份、镁肥20—30份、硅肥10—20份、腐殖酸5—10份和羟基铁柱撑凹凸棒土5—20份。所述羟基铁柱撑凹凸棒土粒度为100-200目。所述的羟基铁柱撑凹凸棒土的制备方法为：1)将凹凸棒土与水按照体积比1:2混合，球磨得凹凸棒土浆液；2)将羟基铁柱撑液加入凹凸棒土浆液中，反应后，陈化，水洗，再烘干，研磨，即得羟基铁柱撑凹凸棒土。步骤1)中所述凹凸棒土粒度为100-200目。步骤2)中所述羟基铁柱撑液的制备方法为：在曝气搅拌条件下，将亚铁盐溶液pH值调节至6～9，然后在室温下放置陈化24h，即得羟基铁柱撑液。所述的亚铁盐溶液，为硫酸亚铁溶液或氯化亚铁溶液，优选为硫酸亚铁溶液。所述将亚铁盐溶液pH值调节至6～9，是指向亚铁盐溶液加入NaOH或Ca(OH)2溶液后，加水将pH值调节至6～9；或向亚铁盐溶液加入NaOH或Ca(OH)2溶液，将pH值调节至6～9。所述的曝气搅拌，具体为：用空气或者纯氧曝气搅拌，曝气搅拌至溶液颜色至深红色。步骤2)中加入羟基铁柱撑液时，控制柱撑液中铁盐/凹凸棒土＝5～15mmol/g。步骤2中所述反应，是指搅拌转速为150～250r/min条件下反应3～6小时，反应温度为40～70℃；步骤2)中所述陈化为室温陈化，陈化时间为8～24h；步骤2)中所述的水洗为离心或抽滤洗涤，洗涤滤液至无Cl-或无SO42-。Cl-用AgNO3检测，SO42-用BaCl2溶液检测。步骤2)中所述烘干温度为80～120℃，烘干时间为3～6h；步骤2)中研磨过100～200目筛。所述的钙肥、镁肥和硅肥，粒度均为100—200目。所述钙肥包括白云石粉、氧化钙、贝壳粉、石膏粉、碳酸钙或氢氧化钙中的一种或者多种。所述镁肥包括白云石粉、氧化镁或菱苦土中的一种或者多种。所述硅肥包括赤泥、二硅氧烷、聚硅氧烷、硅酸钠或水玻璃中的一种或多种。所述腐殖酸水溶性腐殖酸含量(干基)≥60％，粒度为20—120目。所述贝壳粉是指贝壳经过高温煅烧粉碎的粉末，其95％的主要成分是碳酸钙。所述菱苦土的主要成分是氧化镁，以天然菱镁矿为原料，在800～850℃温度下煅烧而成，是一种细粉状的气硬性胶结材料。所述赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣。上述所有材料均可市购获得，或者可以根据厂家自身条件按现有技术制备获得。本专利技术提供的一种用于修复镉砷复合污染农田的土壤调理剂的制备方法：按照配方，将各原料经混料机混合均匀，即可得到用于修复镉砷复合污染农田的土壤调理剂。本专利技术提供的用于修复镉砷复合污染农田的土壤调理剂，基于农田土壤与农作物两方面对重金属物质进行钝化，从而减少作物果实中镉和砷的含量。改善土壤pH值、阳离子交换量(CEC)等理化性质，将土壤中重金属由可利用态向不可利用态转化，降低其在土壤中的活性和迁移性，从而减少土壤重金属的生物毒害性和降低其在农作物产品中的迁移和积累量。首先，羟基铁柱撑凹凸棒土是利用凹凸棒土的可膨胀性、阳离子交换性和独特的层链状结构特征，通过离子交换法将低聚或高聚羟基铁阳离子插入凹凸棒土层链间，将凹凸棒土的层与层撑开，脱去已插入层间的柱撑剂中的水分后，表面羟基增多，增大层间距后，羟基能与镉砷等重金属离子加强配位作用，固定重金属离子。凹凸棒土经柱撑后，增加了表面电位的负电性，有助于吸附镉离子。形成的铁复合物将凹凸棒土层间撑开而得到的具有稳定结构的网孔状复合材料，可有效固定砷镉离子，防止砷镉离子二次释放。其次，凹凸棒土通过羟基铁柱撑后，扩大了孔径后，提高材料的孔隙度和比表面积，提高了重金属离子进入孔道的传质效率，有助于吸附重金属离子。同时对于砷元素，砷的生物有效性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于修复镉砷复合污染农田的土壤调理剂，其特征在于，所述土壤调理剂包括以下重量份原料：钙肥40—50份、镁肥20—30份、硅肥10—20份、腐殖酸5—10份和羟基铁柱撑凹凸棒土5—20份。

【技术特征摘要】
1.一种用于修复镉砷复合污染农田的土壤调理剂，其特征在于，所述土壤调理剂包括以下重量份原料：钙肥40—50份、镁肥20—30份、硅肥10—20份、腐殖酸5—10份和羟基铁柱撑凹凸棒土5—20份。2.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述的羟基铁柱撑凹凸棒土的制备方法为：1)将凹凸棒土与水按照体积比1:2混合，球磨得凹凸棒土浆液；2)将羟基铁柱撑液加入凹凸棒土浆液中，反应后，陈化，水洗，再烘干，研磨，即得羟基铁柱撑凹凸棒土。3.根据权利要求2所述的土壤调理剂，其特征在于，步骤2)中所述羟基铁柱撑液的制备方法为：在曝气搅拌条件下，将亚铁盐溶液pH值调节至6～9，然后在室温下放置陈化24h，即得羟基铁柱撑液。4.根据权利要求3所述的土壤调理剂，其特征在于，所述将亚铁盐溶液pH值调节至6～9，是指向亚铁盐溶液加入NaOH或Ca(OH)2溶液后，加水将pH值调节至6～9；或向亚铁盐溶液加入NaOH或Ca(...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱根萍，王焕，刘小年，奉向东，龚梅玲，吴黄河，章文贵，朱慧可，
申请(专利权)人：格丰科技材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36